pSHG ermöglicht Quantifizierung von Myosin‑ON/OFF‑Verhältnissen in Herz‑ und Skelettgewebe

Kernergebnis

Forscher haben gezeigt, dass die polarisationsempfindliche Second‑Harmonic‑Generation (pSHG) die Konformation von Myosin im entspannten Zustand differenziert und das Verhältnis zwischen dem aktinverfügbaren, ungeordneten (ON) und dem energieerhaltenden, geordneten (OFF) Zustand quantifiziert. Der Ansatz liefert direkte Messungen des ON/OFF‑Verhältnisses in Skelett‑ und Herzgewebe.

Methodik

Die Studie nutzt physikalische und chemische Manipulationen, um das Gleichgewicht zwischen ON‑ und OFF‑Zuständen zu verschieben. pSHG‑Signalstärken werden dabei gemessen und in Verhältniswerte umgerechnet, wodurch eine hohe Sensitivität gegenüber konformationsbedingten Änderungen erreicht wird.

Validierung

Zur Bestätigung der Messgenauigkeit wurden pSHG‑Ergebnisse mit X‑Ray‑Diffraction‑Daten verglichen. Die Übereinstimmung beider Methoden unterstreicht die Zuverlässigkeit von pSHG bei der Bestimmung der Myosin‑Konformation.

Anwendung auf R403Q‑Mutation

Bei der Untersuchung von minipig‑Ventrikelgewebe, das die R403Q/MYH7‑Mutation trägt, zeigte sich ein deutlich höherer ON‑Anteil im Vergleich zu Wildtyp‑Kontrollen. Diese Beobachtung weist auf eine vermehrte Präsenz des aktinverfügbaren Zustands im mutierten Gewebe hin.

Einfluss von 2‑deoxyATP und Mavacamten

Die Differenz im ON‑Anteil verschwand, wenn das Gewebe hohen Konzentrationen des Myosin‑Aktivators 2‑deoxyATP oder des Inhibitors Mavacamten ausgesetzt wurde. Damit wird suggeriert, dass beide Substanzen die Konformationsverteilung zwischen ON‑ und OFF‑Zuständen angleichen.

ATPase‑Messungen

ATPase‑Assays ergaben eine gesteigerte Ruhe‑ATPase‑Aktivität in den R403Q‑Proben. Diese erhöhte Aktivität blieb selbst in Gegenwart von 2‑deoxyATP bestehen, was auf eine kombinierte Wirkung von Zustandsverschiebung und erhöhter enzymatischer Aktivität pro Motor‑Kopf schließen lässt.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die R403Q‑Mutation sowohl die Populationsverteilung zugunsten des ON‑Zustands als auch die ATPase‑Leistung pro Myosin‑Kopf erhöht. pSHG erweist sich damit als wertvolles Werkzeug zur strukturellen Analyse von Myosin‑Dysfunktionen in kardiovaskulären Erkrankungen.Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.